汽车表面涂层处理与防护

汽车表面处理与防护

孙怀珍

2011-06-08

1目录表面处理方式一

常用表面处理工艺介绍二防腐系统解决方案七防腐标准解读三汽车厂商腐蚀担保案例五典型腐蚀案例分析八

表面处理评价方法介绍四表面处理方式成本对比六2现状3

零部件耐蚀性要求

零部件耐蚀性要求遵循Q/SQR.04.028，以Q/SQR.04.028为指导性原则，设计师根据零部件的具体使用环境、车型定位等因素，选择耐蚀性等级。

耐蚀性融入零部件标准

在零部件标准中，体现零部件的表面处理方式；盐雾试验等级；零部件的盐雾试验时间；盐雾试验后的评价标准；膜厚，并在图纸上注明；附着力；耐候、高低温试验、耐有机溶剂、耐水性、抗石击等试验项目可以结合具体零部件和表面处理方式进行选作，在图纸上注明。

零部件标准制定或修订时，材料部参与标准评审零部件耐蚀性要求4表面处理的重要性

随着汽车工业的迅速发展，人们对汽车抵御外界环境作用能力和汽车长期运行的可靠性、稳定性、耐腐蚀性以及汽车的外观提出了越来越高的要求。汽车损坏主要有事故损坏、磨损损坏、腐蚀损坏等三种形式，其中腐蚀损坏最为严重。汽车上所使用的材料主要以金属材料为主，金属材料普遍存在着腐蚀问题。腐蚀不仅破坏汽车的外观，还直接影响汽车的使用寿命，同时带来了环境的污染、事故的发生以及材料和能源的浪费。

一、表面处理方式介绍5

电镀和阳极氧化电化学处理磷化、钝化、发黑等

化学处理热浸镀、热喷涂、热烫印、化学热处理等

热处理蒸发镀、溅射镀、离子镀等

真空法喷涂、电泳

涂装汽车常用的表面处理方式一、表面处理方式介绍6特点：又称耐蚀性电镀，要求零件本身具有良好的耐蚀性。占汽车电镀总面积的70%~80%。如镀锌、镀锌合金、镀铅等。特点:汽车行业对防护装饰性镀层要求非常苛刻，要求电镀后外观亮泽，色调均匀协调，耐蚀性好，镀层要求5~10年不变色和不锈蚀。如镀铜、仿金、铜+镍+铬等特点：功能性电镀与前两种电镀有所不同，主要是赋予基体材料以特殊的物理和化学性能，着重于镀层本身的特性。如铅锡合金、镀硬铬、镀锡等。防护性镀层防护装饰性镀层功能性电镀汽车电镀按功能分为三类一、表面处理方式介绍7机械处理：喷丸、喷砂、机械抛光、抛光。。。化学处理：化学除油、化学浸蚀、化学抛光。。。电化学处理：电化学除油、电化学浸蚀。。。超声波处理：超声波除油、超声波浸蚀。。。二、常用表面处理工艺介绍-前处理81、磨光：借助粘有磨料的特制磨光轮（或带）的旋转，以切削金属零件表面的过程。磨光可去掉零件表面的毛刺、锈蚀、划痕、焊瘤、焊缝、砂眼、氧化皮等各种宏观缺陷，以提高零件的平整度和电镀质量。2、抛光：用装在抛光机上，且涂有抛光膏的抛光轮对零件表面进行加工的过程。目的是进一步降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观。二、常用表面处理工艺介绍-前处理粗糙表面的整平93、滚光、振动光饰、刷光目的也是进一步降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观。4、喷砂、喷丸目的是清理或修饰零件表面。喷砂主要功能是表面除锈,除氧化皮等,比如热处理后的零件,还提高表面粗糙度,去除零件机加工毛刺,消除零件内应力,减少热处理后零件变形,提高零件表面耐磨,受压能力等二、常用表面处理工艺介绍-前处理粗糙表面的整平10进入电镀车间的金属制品，由于经过各种加工和处理，不可避免地会粘附一层油污，因此在电镀或氧化、磷化之前，为保证镀层与基体的牢固结合；保证氧化、磷化的顺利进行和转化膜的质量，必须清除零件表面的油污。根据油的特性和在零件表面的粘污程度，可有针对性地选择除油方法。常用的除油方法有：有机溶剂除油、化学除油、电化学除油、擦拭除油、滚筒除油以及上述方法的联合使用。

二、常用表面处理工艺介绍-前处理5、除油（脱脂）116、浸蚀（酸洗）浸蚀是电镀工艺中的重要工序之一，按其性质一般分为化学浸蚀和电化学浸蚀两大类。

化学浸蚀：金属零件浸渍在相应的浸蚀液中，利用浸蚀液与基体表面上氧化皮或锈蚀产物等的化学溶解作用，以达到除去零件表面氧化皮、锈蚀物、钝态薄膜等目的的过程。

电化学浸蚀：对浸蚀液施加电流，达到除去零件表面氧化皮、锈蚀物、钝态薄膜等目的的过程。通常是借助于直流电进行，金属零件既可以在阳极上加工，也可以在阴极上加工。二、常用表面处理工艺介绍-前处理127、电解抛光和化学抛光

电解抛光，是金属零件在特定条件下的阳极浸蚀。这一过程能改善金属表面的微观几何形状，降低金属表面的显微粗糙程度，从而达到使零件表面光亮的目的。

化学抛光，是金属零件在特定条件下的化学浸蚀。在这一浸蚀过程中，金属表面被溶液浸蚀和整平，从而获得了比较光亮的表面。二、常用表面处理工艺介绍-前处理13二、常用表面处理工艺介绍—镀锌

锌是一种灰白色金属，100-150℃塑性好，可压延，密度：7.14g/cm3；熔点：419℃;原子量：65.38，电极电位为:—0.76V，电化当量：1.22g/(A·h)锌是典型的两性金属，易溶于酸，也溶于碱

Zn＋2HCl＝＝ZnCl2

＋H2↑Zn＋2NaOH＝＝Na2ZnO2

＋H2↑

在锌上，氢的析出过电位较高，因此，较纯的锌溶解反应不易发生。当锌中含有电位比较正的金属杂质时，电化学溶解进行得很快。可利用锌的这种特性，组成牺牲阳极型镀层，保护基体金属免遭腐蚀。在潮湿的空气中容易生成白色碱式碳酸锌（白绣），锌对钢铁件有一定的防护能力，而且成本较低，广泛应用于汽车上黑色金属的防护，锌的硬度比较低，不适于镀在耐磨零部件上14二、常用表面处理工艺介绍—镀锌镀锌种类镀锌电镀锌热镀锌粉末渗锌机械镀锌锌溶液高温锌液高温锌粉高温锌粉15钝化目的：提高镀锌零部件的抗蚀性和装饰性钝化膜成分：铬酸盐钝化颜色：白色、彩虹色、军绿色、黑色电镀锌工艺上夹具→前处理→水洗→镀锌→水洗→钝化→水洗→干燥钝化二、常用表面处理工艺介绍—镀锌16二、常用表面处理工艺介绍—镀锌

实物图17二、常用表面处理工艺介绍—镀锌

实物图18二、常用表面处理工艺介绍—镀锌19二、常用表面处理工艺介绍—镀锌20将来未来几年目前六价铬钝化三价铬钝化无铬钝化

钝化发展趋势二、常用表面处理工艺介绍—镀锌钝化21对于弹簧件和高强度件电镀锌后应消除氢脆，以防止使用过程中断裂。电镀锌注意事项-氢脆最大抗拉强度RmmaxMpa温度，℃时间，hRmmax≤1050无要求

-1050＜Rmmax≤1450190~220

81450＜Rmmax≤1850190~220

18Rmmax＞1800190~220

24

氢脆机理：延迟断裂现象的产生是由于零件内部的氢向应力集中的部位扩散聚集,应力集中部位的金属缺陷多(原子点阵错位、空穴等)。氢扩散到这些缺陷处,氢原子变成氢分子,产生巨大的压力,这个压力与材料内部的残留应力及材料受的外加应力,组成一个合力,当这合力超过材料的屈服强度,就会导致断裂发生。氢脆既然与氢原子的扩散有关,扩散是需要时间的,扩散的速度与浓差梯度、温度和材料种类有关。因此,氢脆通常表现为延迟断裂。二、常用表面处理工艺介绍—镀锌表1、镀锌后消除氢脆的条件（不含表面淬火工件）22

Fe/Ep·Zn8·C镀锌表示方法基体材料表面处理方式镀层成分镀层厚度钝化颜色不同镀锌性能比较镀锌方式耐蚀性焊接性成形性涂漆性电镀锌板较差一般优一般电镀锌合金板良优良良热镀锌板优较差一般较差合金化热镀锌板一般良较差优不同镀锌薄板性能比较二、常用表面处理工艺介绍—镀锌23二、常用表面处理工艺介绍—达克罗外观为均匀的银白色，涂层中80%为锌、铝，其余是铬酸盐达克罗镀层介绍优异的防腐性能耐高温强无氢脆现象；对油漆的附着力强；达克罗涂层特点工件除油→抛丸机进行表面清除氧化层处理→浸渍或喷涂达克罗溶液→烘烤→冷却→成品达克罗工艺24二、常用表面处理工艺介绍—交美特

美国MCI公司为满足政VOC法规定和汽车行业规定的环保要求而开发的表面处理新技术

交美特优异的防腐性能耐高温强无氢脆现象；对油漆的附着力强；抗双金属腐蚀；生产工艺全程闭路循环，对环境无污染。

交美特涂层特点工件装篓→前处理→浸涂→离心甩干→固化→冷却

交美特工艺25二、常用表面处理工艺介绍—镀铜镍铬装夹→除油→水洗→粗化→水洗→活化→水洗→镀铜→水洗→镀镍→水洗→镀铬→水洗→干燥铜镍铬镀层介绍纯铜颜色为玫瑰红且富有延展性镍为一种略带微黄的金属，具有铁磁性纯金属铬(Cr)的单质呈银白色，硬度高铜镍铬镀层工艺介绍26作用：赋予基体材料特殊的物理和化学性能功能性电镀介绍功能性电镀案例耐磨涂层:镀硬铬、Ni-P，Ni-SiC等自润滑涂层：Ni-MoS2、Ni-氟化石墨等导电涂层：铜、锡、银二、常用表面处理工艺介绍—功能性电镀27三、防腐标准解读腐蚀环境定义涂层腐蚀区域划分外部区域：以车门、风窗---密封条为界，位于车身外部或某些开启零件内部。内部区域：以密封条为界，位于驾驶舱或行李舱内。腐蚀轻微的工作环境：干燥温和的内部区域。腐蚀中等的工作环境：雨水不直接接触的部位、离地面较高。腐蚀较严重环境：离地面较近、容易受到污泥和水等侵蚀。腐蚀严重的工作环境：经常受到风雨直接侵害、处于高温和高湿下工作。盐雾试验定义原则28涂层腐蚀等级定义耐盐雾等级代号腐蚀环境区域盐雾试验时间FS－1腐蚀轻微的工作环境内部区域≥24hFS－2≥48hFS－3腐蚀中等的工作环境内部区域、依稀可见外部区域≥96hFS－4≥144hFS－5腐蚀较严重的工作环境外部区域≥240hFS－6腐蚀严重的工作环境外部区域≥360hFS－7重点外部区域≥480hFS－8≥720h三、防腐标准解读29油漆涂层性能要求三、防腐标准解读30⑴主要表面无基体腐蚀，缺陷部位如棱边、焊缝、尖端等腐蚀面积要求小于总缺陷面积的10％；对于一些总成零件中的单件或散件的“缺陷面积”，以单件或散件自身面积计算，不包含总成部件。⑵无起泡；⑶附着力0～1级（仅针对盐雾试验大于480h的油漆涂层），对于一些铸铁件等零件表面涂层，试验前后无法做漆膜附着力的，可以选择盐雾试验后“无起泡”项目代替；⑷需要划线的划线腐蚀小于等于2.5mm（单边）。油漆涂层盐雾试验评价标准三、防腐标准解读31镀锌性能要求镀锌钝化层颜色及耐腐蚀要求镀锌件镀层性能要求三、防腐标准解读32

达克罗涂层性能要求三、防腐标准解读33

交美特涂层性能要求序号项目腐蚀等级123451外观a涂层呈银灰色；b涂层应连续，无漏涂、气泡、剥落、裂纹、麻点、夹杂物等缺陷；c涂层应均匀，无明显的局部过厚现象。2耐盐雾腐蚀性（h）1202404807209603耐湿热腐蚀性（h）360h内不允许出现红锈4耐热性（h）3h后，要求涂层无变色、气泡、剥落、裂纹等缺陷。经耐热试验后涂层不得剥落和漏底但允许胶带粘有少量的锌粉和铝粉。5附着强度涂层不得剥落和露底，但是允许胶带变色和粘着锌、铝粉粒6耐水性360h，附着强度应满足序号5附着强度的要求三、防腐标准解读34镀锌件盐雾试验后判定标准（1）钝化层在规定的时间内无白锈（2）电镀层在规定的时间内无基体腐蚀注：对于有外观要求的件（内部可见区域或外部可见区域）要求满足⑴、⑵要求方可判定合格；对于不可见镀锌零件，满足⑵要求即可。

达克罗/交美特盐雾试验后判断标准

在规定的时间内无基体腐蚀盐雾试验评价标准三、防腐标准解读35镀铜镍铬性能要求镀层表示方法Fe/Ep·Cu20·Ni20·Cr0.5b示例三、防腐标准解读36装饰性电镀层的使用条件号使用条件号使用环境恶劣程度事例4特别恶劣环境对外观要求极高的汽车外部零件或者要求耐较高温度的零件，如标牌、散热器格栅等3恶劣环境汽车外部零件或汽车内部人经常接触的零件，如装饰条、内开手柄等2一般环境汽车内部人不经常接触零件，如座椅头枕支杆等三、防腐标准解读37基体材料使用条件号分级号钢铁基体（Fe/）4Fe/Ep·Cu20Ni30dCr0.54Fe/Ep·Cu20Ni25dCr0.5mp(mc)3Fe/Ep·Cu15Ni25dCr0.53Fe/Ep·Cu20Ni20dCr0.5mp(mc)2Fe/Ep·Cu20Ni10bCr0.54Fe/Ep·Ni45dCr0.54Fe/Ep·Ni35dCr0.5mp(mc)3Fe/Ep·Ni35dCr0.52Fe/Ep·Ni20dCr0.5塑料基体（PL/）4PL/Ep·Cu30Ni20dCr0.5mp(0.8mc)3PL/Ep·Cu30Ni20dCr0.5mp(0.8mc)2PL/Ep·Cu25Ni15b(或s、d)Crr(或mp、mc)装饰性电镀层的使用条件号三、防腐标准解读38基体材料使用条件号耐腐蚀性CASS试验时间/h保护等级钢铁基体448≧8348≧8232≧8塑料基体448≧8348≧8224≧8要求外观等级评定时最低比保护等级降2级。装饰性电镀层的使用条件号三、防腐标准解读39ＮＳＳ和CASS：零部件

循环腐蚀试验方法：底盘功能零部件和外观件道路腐蚀试验方法：整车表面处理评价方法四、表面处理评价